c# - .NET 动态方法。最棒的表演

Question

动态创建动态方法的最佳方法是什么，但如果它是在 VS 中编译的，它又具有相同的效率？

假设我想创建一个计算器。用户输入公式说 A + B/C * 0.5；

我想要的是能够创建类似 Func 的东西，它将接受 A、B、C 作为 double 参数并返回 double 。

参数类型和返回类型总是 double 的。参数的数量是可变的，但至少有一个。

这些公式可以经常更改/添加。一旦一个公式被“编译”，它将成为低延迟代码的一部分，可以被调用 1000 次/秒。

我需要找到简单可靠的方法来构建它，但它必须具有静态构建和优化方法的精确性能质量。

Answer 1

我找到了关于此 (Generating Dynamic Methods ) 的 Microsoft 博客，并比较了静态方法、编译表达式树和 IL 注入(inject)之间的性能。

代码如下:

    static void Main(string[] args)
    {
        double acc = 0;

        var il = ILFact();
        il.Invoke(1);

        var et = ETFact();
        et(1);

        Stopwatch sw = new Stopwatch();

        for (int k = 0; k < 10; k++)
        {
            long time1, time2;

            sw.Restart();

            for (int i = 0; i < 30000; i++)
            {
                var result = CSharpFact(i);
                acc += result;
            }

            sw.Stop();

            time1 = sw.ElapsedMilliseconds;

            sw.Restart();

            for (int i = 0; i < 30000; i++)
            {
                double result = il.Invoke(i);
                acc += result;
            }

            sw.Stop();

            time2 = sw.ElapsedMilliseconds;

            sw.Restart();

            for (int i = 0; i < 30000; i++)
            {
                var result = et(i);
                acc += result;
            }

            sw.Stop();

            Console.WriteLine("{0,6} {1,6} {2,6}", time1, time2, sw.ElapsedMilliseconds);
        }

        Console.WriteLine("\n{0}...\n", acc);
        Console.ReadLine();
    }

    static Func<int, int> ILFact()
    {
        var method = new DynamicMethod(
        "factorial", typeof(int),
        new[] { typeof(int) }
        );

        var il = method.GetILGenerator();
        var result = il.DeclareLocal(typeof(int));
        var startWhile = il.DefineLabel();
        var returnResult = il.DefineLabel();

        // result = 1

        il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);
        il.Emit(OpCodes.Stloc, result);

        // if (value <= 1) branch end

        il.MarkLabel(startWhile);
        il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
        il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);
        il.Emit(OpCodes.Ble_S, returnResult);

        // result *= (value--)

        il.Emit(OpCodes.Ldloc, result);
        il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
        il.Emit(OpCodes.Dup);
        il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);
        il.Emit(OpCodes.Sub);
        il.Emit(OpCodes.Starg_S, 0);
        il.Emit(OpCodes.Mul);
        il.Emit(OpCodes.Stloc, result);

        // end while

        il.Emit(OpCodes.Br_S, startWhile);

        // return result

        il.MarkLabel(returnResult);
        il.Emit(OpCodes.Ldloc, result);
        il.Emit(OpCodes.Ret);

        return (Func<int, int>)method.CreateDelegate(typeof(Func<int, int>));
    }

    static Func<int, int> ETFact()
    {
        // Creating a parameter expression.
        ParameterExpression value = Expression.Parameter(typeof(int), "value");

        // Creating an expression to hold a local variable. 
        ParameterExpression result = Expression.Parameter(typeof(int), "result");

        // Creating a label to jump to from a loop.
        LabelTarget label = Expression.Label(typeof(int));

        // Creating a method body.
        BlockExpression block = Expression.Block(

        // Adding a local variable.
        new[] { result },

        // Assigning a constant to a local variable: result = 1
        Expression.Assign(result, Expression.Constant(1)),

        // Adding a loop.
        Expression.Loop(

        // Adding a conditional block into the loop.
        Expression.IfThenElse(

        // Condition: value > 1
        Expression.GreaterThan(value, Expression.Constant(1)),

        // If true: result *= value --
        Expression.MultiplyAssign(result,
        Expression.PostDecrementAssign(value)),

        // If false, exit from loop and go to a label.
        Expression.Break(label, result)
        ),

        // Label to jump to.
        label
        )
        );

        // Compile an expression tree and return a delegate.
        return Expression.Lambda<Func<int, int>>(block, value).Compile();
    }

    static int CSharpFact(int value)
    {
        int result = 1;
        while (value > 1)
        {
            result *= value--;
        }

        return result;
    }

这是在 i7-920 上进行的 3 次运行。构建 - 发布 x64

583    542    660
577    578    666
550    558    652
576    575    648
570    574    641
560    554    640
558    551    650
561    551    666
624    638    683
564    581    647

-3778851060...

482    482    557
489    490    580
514    517    606
541    537    626
551    524    641
563    555    631
552    558    644
572    541    652
591    549    652
562    552    639

-3778851060...

482    482    560
507    503    591
525    543    596
555    531    609
553    556    634
540    552    640
579    598    635
607    554    639
588    585    679
547    560    643

-3778851060...

平均值:554 549 634

静态 vs IL - IL 快 1% (!) 不知道为什么

静态与 ET - 静态比表达式树快 14%

---

编辑(2014 年 2 月):我刚刚在 .NET 4.5 和更快的 CPU 上运行上面的代码(稍作修改)并获得了新的结​​果集:方法/ET - 9%，方法/IL - 4%

因此之前的结果不再有效 - 静态方法调用总是更快..

*不确定它是新硬件 (i7-3820) 还是新 .NET 或者我在旧测试中做错了什么。*

另一个有趣的结果是，在 32 位 中，完全相同的代码显示 3 位之间绝对没有差异。

Method IL     ET    
--------------------
368    382    399
367    382    399
367    382    399
367    382    400
367    383    400
367    382    399
367    383    399
367    382    399
367    382    399
367    383    400
367    382    399
367    382    399
367    382    399
367    382    399
367    383    400
367    382    400
367    383    399
367    383    400
367    382    399
367    382    400

-7557702120...

--------------------
367.05 382.30 399.35